宇宙的兩大」主宰「黑洞與類星體！

宇宙的主宰是誰

很多大的星系的中心都有一個黑暗的「暴君」。

英國出版的《新科學家周刊》有篇題為《宇宙的主人》的載文，該文指出：雖然它的臣民們看不見這位「君主」，但是它卻統占著伸展到數千光年以外的幾十億個「太陽系」，它在所有「太陽系」誕生之前就已存在，並且早就在幫助塑造它們的未來了。這些「暴君」就是黑洞，天文學家將它們稱為「超大質量」天體。

自從天文學家於20世紀初預言黑洞的存在以來，人們陸陸續續地得到了各種證據，證明了宇宙中確實存在著黑洞。然而，對於這種無法以可見光看到的天體，人類的了解究竟達到什麼程度？

如今，天文學家們正在開始懷疑是否已經在宇宙中留下了象徵它們權威的標記。研究人員提出：巨大的黑洞是宇宙中所有星系萌生的「種子」，近來，天文學家發現了更多的支持這一觀點的證據。

早在幾十年前，天文學家就發現了類星體——位於遙遠星系中央的高亮度的天體。

類星體的亮度可以是環繞在它周圍的星系的數百倍，但是它們的體積卻比我們的太陽系還小。到底是什麼東西可以從這麼小的空間里發出這麼多的光和輻射呢？——黑洞是一種可能性。

儘管人們對於黑洞吞噬光線的能力了解得更多一些，但是它們也可以成為燦爛光芒的發源地，被黑洞吞沒的物質會在黑洞周圍形成一個呈螺旋形運動的圓盤，而圓盤在劇烈的翻騰過程中所產生的摩擦會將默默的氣體加熱到白熱狀態。天文學家認為，這就是類星體發光的原因。

因此，當天文觀測的結果開始證明更多的普通星系中央存在著黑洞時，天文學家自然會認為它們是能量已經耗盡的類星體。

1978年，在一個編號為M87的星系中，天文學家第一次捕捉到這樣一團巨大的黑色物質。

1988年，美國密歇根大學的道格·里奇斯通和他的同事阿蘭·德雷斯勒對螺旋形的安德洛墨達星系和橢圓形的小星系M32進行了觀察，科學家們因而得出這樣的結論：上述兩個星系中一定存在著巨大的黑洞。

果然，在幾年的時間裡，哈勃太空望遠鏡在我們附近的20多個星系裡已經發現了巨大的黑洞存在的證據。其中的一個黑洞屬於我們自己：銀河系中心有一個質量相當於300萬個太陽的黑洞。

那麼，在星系的生命進程中，這些超大質量的黑洞扮演著什麼樣的角色呢？

在2016年1月的美國天文學會上，里奇斯通提出一個引起天文學家激烈爭論的觀點：黑洞可能首先是星系的締造者。里奇斯通這一觀點將傳統的天體物理學整個顛倒了過來。賓夕法尼亞州立大學的戈登·加邁爾則指出：巨大的黑洞可能在時間剛剛誕生時就已經形成，而且它們一直都是在其周圍形成的新星系萌生的「種子」。

星係為什麼會需要這樣的「種子」呢？早期的宇宙非常勻凈。創世大爆炸殘留下來的餘輝表明，在早期的宇宙中，不同區域之間的密度差異非常小，不超過大約10萬分之一。為了創造出我們今天看到的由星系和空間組成的宇宙，這些微小的密度差異一定被放大了許多倍。而且這一放大過程非常迅速。因為在創世大爆炸發生僅10億年後星系就出現了。加邁爾指出：「這段時間對於宇宙完成從『平滑』到『粗糙』的演變過程來說並不算長。」為此他提出，巨大的黑洞在這一過程中可能扮演了引力種子的角色，黑洞將受到其引力作用的物質吸引到它的周圍，這些物質又進一步演變形成恆星。換句話說，星系就這樣誕生了。

與此同時，美國航天局錢德拉χ射線觀測站也給里奇斯通提供了一些支持其觀點的證據。一個由天文學家組成的研究小組在《自然》雜誌上發表了錢德拉望遠鏡的觀測結果。研究小組負責人理查德·穆紹茨提出：新發現的「暗光天體」可能是非常遙遠的類星體，它們發出的普通光線已經被星系間的氣體吸收，因此只有χ射線穿過星際間氣體到達了地球。它們可能是處於生機勃勃的青年時代的類星體，這時大多數星系都還沒有形成。

但是，即使有證據表明黑洞並沒有這麼古老，它們也仍然有可能對星系的演變產生深遠的影響。

里奇斯通和德雷斯勒及多倫多大學的約翰·馬里因安等十幾位天文學家進行合作，以便將所有人們已知的關於鄰近星系中黑洞的信息集中在一起。他們發現，位於星系中央的黑洞的體積總是大約相當於其周圍的核球體積的1%。但是問題在於，核球部分的大小與星系中央的黑洞的大小為什麼會有如此緊密的聯繫呢？

1988年，英國劍橋大學的馬丁·里斯和喬·西爾克提出了他們對這種緊密聯繫的解釋：年輕的類星體發出的輻射可能會推動帶電粒子風吹到環繞在它周圍的星系中去，隨著黑洞吞噬的物質越來越多，其體積也在穩步增加，類星體因而會變得更亮，帶電粒子風也會相應加強。最終，帶電粒子風的強度大到足以克服星系引力的程度，這時它就會把所有的氣體都吹走。隨著黑洞的氣體供應被切斷，它會停止膨脹，而整個星系的擴張也會相應停止。西爾克和里奇斯通通過計算得出：黑洞的體積必須增加到與馬戈里安提出的質量關係大致相當的程度才會停止增長。

在此之前，年輕的類星體可能還會對其周圍的星系產生其他的影響。密歇根大學的里奇斯通指出：「在其生命最初的1億年時間裡，類星體可以控制其所在星系的能量輸出。」在這一段時間裡，類星體發出的所有輻射也許可以幫助引發恆星的形成，雖然這一變化過程相當複雜。

類星體也可能會攪動其所在的星系。它們會噴出帶有強大的能量的高速物質，這種高速物質流可以席捲整個星系，從而產生對周圍氣體有壓縮作用的衝擊波。這種壓縮也有可能對恆星的形成產生幫助作用。

最後，巨大的黑洞可能會改變其所在星系的形狀。早在20世紀70年代，牛津大學的詹姆斯·賓尼通過計算認為：大多數橢圓形星系的形狀都非常奇怪，它的x軸、y軸、z軸中應該有一條較長，而另一條的長度則介於二者之間。橢圓形星系看上去可能有點像一粒西瓜籽，或者一個被壓扁的橄欖球。

但是，後來的天文學觀測表明，大多數橢圓形星系的形狀要比賓尼描述的更為對稱——就像M&M巧克力豆一樣是一個被壓扁的球體。這是因為星系中央的黑洞擾亂了該星系恆星的運行軌道，從而使它們變得不穩定。因此，這個星系的形狀很快就會變成更為穩定的扁球形。

事實上，我們很難相信黑洞會擁有上面提到的這些強大力量中的任何一種：比我們的太陽系還小的東西，卻可以控制由數十億顆恆星組成的巨大的宇宙區域，這種說法看起來仍然充滿怪誕的色彩。

但根據路透社華盛頓電，關於黑洞的強大力量之說又有了新的證據。就在發布電文的當天，利用哈勃天文望遠鏡工作的天文學家公布了一張照片，從中可以看到宇宙中電子流的噴發。這股電子流像探照燈一樣在宇宙中閃閃發光，其動力來源於吸力強大的黑洞。

這個看起來像宇宙探照燈光束的電子流實際上由幾乎以光速從M87星系中心噴射出來的電子以及其他亞原子粒子組成。M87星系距離地球5000萬光年，這股電子流自身的長度大約為5000光年。人們可以通過網際網路看到這張最新發布的由哈勃望遠鏡拍攝的照片。

科學家發表的一份聲明說，天文學家們早在1918年就知道了這股來自M87星系的奇特的電子噴射流，但是只有這張由哈勃望遠鏡在1998年拍攝並經過科學家們兩年研究的照片揭示了這股電子流的來源。

天文學家們說，M87星系的中心隱藏著一個特大黑洞，它已經吞噬了相當於太陽質量20億倍的物質。

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